配电线路单相断线故障检测技术研究

发布时间：2017-08-17 01:07

  本文关键词：配电线路单相断线故障检测技术研究

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【摘要】：配电线路作为配电网运行的重要组成部分,它在配送电能的同时又十分脆弱,任何来自外界的破坏以及工作人员的不当操作,都有可能造成大面积的停电事故,甚至造成电网的崩溃,给社会经济和人民生活带来严重的后果。因此,开展配电线路的故障检测对于及时发现故障,恢复系统正常供电,维护配电网安全稳定运行具有极其重要的意义。国内外对输电线路故障检测的研究较多,投入大量的人力、财力,并配备了完备的继电保护装置以便迅速检测、切除、隔离故障,保障输电网的安全稳定运行。在对配电线路的故障检测研究中,主要侧重于发生各类短路故障后的检测与定位,而断线故障因故障特征量小难以检测一直没有得到足够的重视,维护人员相关经验少,往往延误事故处理,危害配电网的安全运行。为了响应智能电网的发展要求,提高配电网供电可靠性,本文以传统配电线路和含分布式电源的配电线路作为研究对象,对线路单相断线故障实现高灵敏度的故障选线。主要内容包括:针对中性点不接地系统的10kV架空配电线路,利用对称分量法对传统配电线路单相断线故障、单相断线加电源侧接地故障以及单相断线加负荷侧接地故障三种情况下保护安装处电压电流的各序分量和各相分量进行分析总结,得出相应故障情况下各电气量的变化特征,为单相断线故障保护判据的选取提供理论依据。由故障分析结果可知,传统配电线路发生单相断线故障后,故障线路上的负序电流变化量大于或等于正序电流变化量,且能够与非故障线路进行明显区分,可作为单相断线故障的保护判据,但灵敏度不够高。为了提高断线保护的灵敏度,本文利用希尔伯特-黄变换从负序电流中提取出变化明显的二阶本征模态分量IMF2,以故障前后各m个周波瞬时幅值之和的变化量作为保护判据,可实现高灵敏度的故障选线。分布式电源的接入会影响配电网的潮流分布,可能导致原有的故障选线办法不再适用。本文首先对分布式电源的分析模型进行等效,建立含分布式电源的10kV架空配电网络,对发生单相断线故障后保护安装处各电气量的变化特征进行分析总结。分析结果表明,负序电流在故障前后变化明显,可作为含分布式电源配电线路单相断线故障的保护判据,但灵敏度不高。因此本文提出利用希尔伯特-黄变换对负序电流进行数字处理,选取二阶本征模态分量IMF2在故障前与故障发生时刻起7个周波后各m个周波的瞬时幅值之和的变化量作为保护判据,实现高灵敏度的故障选线。利用PSCAD/EMTDC和MATLAB分别仿真验证传统配电线路以及含分布式电源配电线路发生单相断线故障时,以负序电流和负序电流二阶本征模态分量相结合作为单相断线故障选线判据的正确性。仿真结果表明,无论对传统配电线路还是含分布式电源配电线路,都能正确有效地选出故障线路;本文所提出的单相断线故障选线方法同时适用于传统配电线路与含分布式电源配电线路,可靠性高、灵敏性好,具有重要的现实意义。
【关键词】：配电线路 断线故障 选线 负序电流 希尔伯特-黄变换
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题的背景及意义11-12
• 1.2 配电线路断线故障检测研究现状12-16
• 1.2.1 传统配电线路断线故障检测研究现状12-14
• 1.2.2 含分布式电源的配电线路断线故障检测研究现状14-16
• 1.3 本文主要工作16-19
• 第二章 传统配电线路单相断线故障分析19-31
• 2.1 单相断线不接地故障分析19-22
• 2.1.1 电流变化特征19-22
• 2.1.2 电压变化特征22
• 2.2 单相断线加电源侧接地故障分析22-25
• 2.3 单相断线加负荷侧接地故障分析25-28
• 2.4 本章小结28-31
• 第三章 基于希尔伯特-黄变换的配电线路单相断线故障选线31-49
• 3.1 基于负序电流的单相断线故障保护判据31-32
• 3.2 基于希尔伯特-黄变换的断线保护选线32-36
• 3.2.1 希尔伯特-黄变换算法原理32-34
• 3.2.2 基于希尔伯特-黄变换的单相断线故障保护判据34-36
• 3.3 故障仿真验证36-47
• 3.3.1 仿真模型36-38
• 3.3.2 仿真结果与分析38-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 含分布式电源的配电线路单相断线故障选线49-69
• 4.1 分布式电源模型49-53
• 4.1.1 分布式电源类型49-52
• 4.1.2 逆变型分布式电源(IIDG)的控制策略52-53
• 4.1.3 分布式电源的实现模型53
• 4.2 分布式电源的接入方式与接入位置53-55
• 4.3 含分布式电源的配电线路单相断线故障分析55-59
• 4.3.1 保护安装处各序电流变化特征57-59
• 4.3.2 保护安装处各相电流变化特征59
• 4.3.3 保护安装处各序电压和各相电压变化特征59
• 4.4 基于负序电流的单相断线保护判据59-60
• 4.5 基于希尔伯特-黄变换的单相断线保护判据60-62
• 4.6 故障仿真验证62-68
• 4.6.1 仿真模型62-64
• 4.6.2 仿真结果与分析64-68
• 4.7 本章小结68-69
• 第五章 结论与展望69-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 附录79

【参考文献】

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本文编号：686382